Fujitsu Limited e Fujitsu Laboratories sono riuscite a portare a termine una trasmissione a 40 gigabit al secondo su fibra ottica usando un laser a modulazione diretta sprovvisto di raffreddamento. Il nuovo laser di Fujitsu non ha bisogno di un controller termoelettrico.
"Questo rappresenta un grande passo in avanti nella riduzione del consumo energetico per la prossima generazione di comunicazioni ottiche ad alta velocità ".
La modulazione diretta è usata principalmente per trasmissioni a breve distanza e bassa velocità , mentre quella esterna è impiegata per trasmissioni a lunga distanza e alta velocità . Per le trasmissioni fino a 10 Gbps i laser a modulazione diretta non richiedono un controller termoelettrico o una soluzione di raffreddamento. Per questo motivo sono più compatti e consumano meno.
Per le trasmissioni che superano i 10 Gbps, vengono usati i laser a modulazione esterna con modulatori integrati ad assorbimento elettronico, in grado di coprire distanze fino a 10 chilometri. Per far operare stabilmente i laser con i modulatori, più della metà del consumo totale deve essere dedicata al raffreddamento tramite un controller termoelettrico, impattando sui consumi.
Il laser a modulazione diretta di Fujitsu
Per questo motivo Fujitsu ha sviluppato un laser a modulazione diretta che opera a 40 Gbps sulla banda di lunghezza d'onda 1.3 µm. Lo strato attivo che produce la luce laser è costituito di una struttura multipla "quantum-well" in alluminio-gallio-indio-arseniuro (AlGaInAs). La guida d'onda ottica è formata da un'eterostruttura semi-isolante con bassa capacità parassita, ideale per l'uso ad alte velocità .
Il layer attivo ha soli 100 µm di lunghezza e una breve struttura cava che integra specchi riflettenti su ogni lato. Un metodo efficace per incrementare la velocità del laser a modulazione diretta è quello di abbreviare la lunghezza della regione attiva del layer, ma ciò avrebbe richiesto un guadagno più elevato per le oscillazioni laser e una corrente di pilotaggio più elevata.
Confronto della forma d'onda prima e dopo 5 chilometri di trasmissione su fibra ottica single-mode
"Integrando uno specchio altamente riflettente con una lunghezza di 100µm sul lato posteriore della regione attiva del layer e uno specchio con lunghezza di 50µm sul lato frontale, si crea un feedback ottico sulla regione attiva del layer, limitando l'aumento del guadagno e consentendo di ridurre la corrente di pilotaggio necessaria per modulazioni ad alta velocità . Questo permette di operare senza richiedere raffreddamento, ovviando perché alla necessità di un controller termoelettrico", ha dichiarato l'azienda.
Grazie a questa tecnologia Fujitsu ha potuto eseguire la prima trasmissione a 40 Gbps su fibra ottica, su una distanza di 5 chilometri. Il laser a modulazione diretta ha raggiunto una temperatura operativa tra 25 e 70 gradi e l'uso di un numero inferiore di parti, oltre al consumo, ha evidenziato benefici sui costi finali.